DE3147647A1

DE3147647A1 - "verfahren zur herstellung von hohlen stroemungsprofilen"

Info

Publication number: DE3147647A1
Application number: DE19813147647
Authority: DE
Inventors: Klaus 8000 München 50 Hagemeister
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1981-12-02
Filing date: 1981-12-02
Publication date: 1983-06-16
Also published as: FR2517233B3; GB2110964B; GB2110964A; FR2517233A1; JPS58114827A; DE3147647C2

Description

sr/fr

MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
MÜNCHEN GMBH

München, 30. November 1981

Verfahren zur Herstellung von hohlen Strömungsprofi 1 en

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von hohlen, entsprechend ihrem Einsatzbedarf aerodynamisch optimal geformten Strömungsprofilen, deren jeweilige Außenhaut im Betrieb von einem ersten Arbeitsmedium (Heißgas) umströmt wird, während im Innern der Strömungsprofile befindliche Kanäle hierbei gleichzeitig von einem zweiten Arbeitsmedium (Druckluft) durchströmt werden.

Derartige hohle Strömungsprofile werden z. B. bei Wärmetauschern eingesetzt, wie sie aus der DE-OS 29 07 810 bekannt sind. Bei diesen bekannten Wärmetauschern ist ein Sammelrohr vorgesehen, welches zwei voneinander getrennte Druckluftführungen aufweist, über die eine Druckluftführung wird die zugeführte Druckluft in die lanzettenartigen Strömungsprofile geleitet, dort von den Heißgasen aufgeheizt und gelangt dann im vorgewärmten Zustand in die andere Druckluftführung, über die die vorgewärmte Luft dann einem

Verbraucher, d. h. z. B. der Brennkammer eines Gas-35

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turbinentriebwerkes zugeführt wird. Bei den bekannten Wärmetauschern weist die von den lanzettenartigen Strömungsprofilen gebildete Wärmetauscher-Matrix eine jeweils seitlich von dem betreffenden Sammelrohr U-förmig auskragende Form auf.

Zum anderen können derartige Strömungsprofile z. B. auch als Leit- oder Laufschaufeln einer Turbomaschine, ζ. Β. eines Gasturbinentriebwerks, eingesetzt werden, v/obei dann z. B. im Einsatzfall bei einer Turbine die betreffenden Schaufeln vom Heißgas umströmt werden und andererseits über im Schaufel inneren befindliche Kanäle zu Kühlzwecken mittels vom Verdichter abgezapfter Hochdruckluft kühlbar sind.

Es bereitet nach wie vor verhältnismäßig große Schwierigkeiten, ein für die Herstellung derartiger Strömungsprofile geeignetes Verfahren zu schaffen, mit dem das hergestellte Strömungsprofil auf der einen Seite hochtemperaturbeständig ausgebildet sein kann und zum anderen die notwendigen, insbesondere statischen Festigkeitseigenschaften, für hohe Dauerbeanspruchung aufweist. Zum anderen wird von derartigen Strömungsprofilen eine glatte Außenbewandung gefordert, damit möglichst keine aerodynamischen Störungen hervorgerufen werden.

Versuchsweise wurden bereits derartige Strömungsprofile aus sogenannten Halbprofilen gezogen, wobei dann die entsprechenden Haibprofi1 körper Rücken an Rücken aneinandergefügt und mittels einer Längsnaht durch Schweißen oder. Löten verbunden wurden. Die hierbei sich ergebenden verfahrenstechnischen Schwi eri gkei teii sind erheblich:

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- die betreffenden haiblanzettenartigen Profile sind unsymmetrisch und demzufolge äußerst schwer durch.Ziehen herstellbar,

- die Rücken-an-Rückenverbindung der Haiblanzettenprofile ist insofern problematisch, als in der betreffenden Außenkontur Fugen oder Versatzkanten auftreten, die zu nicht unerheblichen aerodynamischen Störungen führen können,

die sich bei derartigen versuchsweise hergestellten Profilen ergebende Längsnaht bzw. Schweiß- oder Lötnaht ist ständig einwirkender Heißgaskorrosion ausgesetzt.

Zudem ist es bei derartig versuchsweise hergestellten Strömungsprofilen nicht möglich, die Enden eines solchermaßen hergestellten Doppel profi1s in einen gegebenenfalls gewünschten kreisförmigen Anschluß umzuformen, mit dem z. B. bei einem zuvor genannten Wärmetauscher das Profil an das zentrale Sammelrohr angeschlossen werden könnte.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, im Rahmen der eingangs behandelten Problematik auf vergleichsweise einfache Weise aerodynamisch günstig ausgebildete Strömungsprofi1e bzw. Hohl profi1 körper zu schaffen, die zugleich hohen sowie gegebenenfalls wechselnden Druck- und Temperaturbeanspruchungen unter weiterer Berücksichtigung der erforderlichen festigkeitsseitigen Auslegung optimal gewachsen sind»

Aufgabengemäß sollen dann weiter die herzustellenden Hohl profilkörper einen vergleichsweise langen Einsatz-Zeitraum bei niedriger Korrosionsanfälligkeit gewahr-1 ei s ten '.

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^:-^:..-:.' .*:■-::. ^:.-· .:· 3U7647 -δι Darüber hinaus soll das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren z. B. für gewünschte Anschlüsse oder dergleichen eine Umformung von Tei1 Sektionen, insbesondere der Enden der betreffenden Strömungsprofile zulassen, ohne diese Strömungsprofile hinsichtlich ihrer schon fertigen Grundstruktur zu gefährden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich hauptsächlich aus den Merkmalen gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs .1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Patentansprüchen 2 bis 11 hervor.

Als wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich, daß die an das betreffende Strömungsprofil gestellten Anforderungen insbesondere hinsichtlich der Aerodynamik, der Festigkeit und der Temperaturbeständigkeit schon am Ausgangspunkt des Verfahrens (Rohr - Merkmal a des Patentanspruchs 1) in dieses einfließen, wobei das Endprodukt vom Grundsatz her keiner zusätzlichen Bearbeitung bedarf; es sei denn, daß das so hergestellte Strömungsgrundprofil z. B. als Turbinenleit- oder Laufschaufel verwendet werden soll, wobei die hierfür erforderliche Schaufelfeinformung, wie u. a. eine notwendige Schaufelverwindung noch nachträglich vollzogen werden kann, oder zum andern zusätzliche Leitungsanschlüsse z. B. an den Enden des Profils angeformt werden sollen, wie dies z. B. beim Einsatz des zuvor beschriebenen bekannten Wärmetauschers erforderlich werden kann.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß das betreffende Rohr (Merkmal a des

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Patentanspruchs 1) infolge der im Ausgangspunkt des Verfahrens vollzogenen Materialanhäufungsverteilung und -ausbildung sowie schließlich im Wege dessen weiteren Verformungsprozesses dann als grundsätzliches fertiges Produkt (Hohlprofil) auch hinsichtlich dessen Innenstruktur fertig geformt ist und die entsprechend voneinander getrennten Kanal führungen für die spätere Hindurch1 eitung der im Wärmetauschprozeß zu erwärmenden Druckluft (Wärmetauscher) bzw. Kühlluft (Leit- oder Laufschaufel) aufweist.

Ausgehend von einem Rohr, das kreisrund oder eckig sein kann, werden somit im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens durch geeignete Umformverfahren (Ziehen, Rundhämmern oder Walzen) an vorher bestimmten Stellen insbesondere stegartige Materialanhäufungen angeformt. Bei entsprechend geeigneten Materialien können derartig profilierte Querschnitte auch durch Fließpressen oder Extrudieren erzeugt werden. Die Stege können je nach den Erfordernissen der vor- und nachgeschalteten Prozeßschritte außen oder innen oder auch auf beiden Seiten des Rohrmaterials angeformt sein. Das eigentliche Umformen zum Strömungsprofil erfolgt sodann durch Ziehen oder Walzen, wobei je nach den Erfordernissen mehrere Verfahrensschritte zwischengeschaltet werden können. Die im zuvor genannten Sinn angeformten Stege stellen somit die an den einzelnen Stellen des Profils erforderlichen Materialanhäufungen zur Verfügung, so z. B. an den Vorder- und Hinterkanten und den Zwischenstegen des

™ Hohlprofils. Das Fertigverformen kann ebenfalls in mehreren Schritten und bei Bedarf unter Verwendung einps Innenwerkzeuges erfolgen. Die abschließende Formung des betreffenden Profils erfolgt durch Zusammenpressen und Verschweißen der jeweiligen Innenstege beispielsweise

unter den Walzen einer sogenannten Rollnahtschweiß-

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maschine. Die so gebildeten Profile können im übrigen in beliebiger Länge hergestellt werden. Die zuvor genannten Stege, welche die im Profilinneren befindlichen Kanäle teilweise bereitstellen, bzw. voneinander trennen, können sowohl statische Funktionen zum Abtragen der Kräfte aus dem Druck des innen strömenden Mediums als auch Funktionen zur Verbesserung des Wärmeübergangs übernehmen.

Zur Verbesserung des Wärmeübergangs können bei Bedarf vor dem Verschweißen oder Verlöten der Stege auch Blechstreifen mit die Turbulenz anregenden Profilierungen längs durch das Innere des Profils gezogen und beim Verschweißen oder Verlöten als Struktur zwischen den Stegen befestigt werden.

Zur Herstellung verwundener Strömungsprofile, z. B. für

Leit- und Laufschaufeln von Turbinen, können nach dem

entsprechenden Ablängen die einzelnen Profilblätter durch

einen Schmiedeprozeß in die entsprechende endgültige Form geschlagen werden.

Zu dem eingangs erwähnten Verfahrensbegriff "mehrere Schritte" wäre zu erwähnen, daß diese erforderlich werden, wenn der Grad der Umformung aus Gründen des Werkstoffverhaltens (Verfestigung) begrenzt werden muß und z. B. Zwischenglühungen eingeschaltet werden müssen. Zum andern wäre hierzu z. B. eine begrenzte Fließfähigkeit des Werkstoffs beim Umformen zu berücksichtigen, die es nötig macht, die Fertigform über mehrere Zwischenformzustände zu erreichen. Besonders bei stark von der Kreisform abweichender Fertigform kann es außerdem nötig werden, die örtlich erhöhten Umfangskräfte

(z. B. an kleinen Formradien und Kanten) zu begrenzen ■

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und die Fertigform über mehrere Zwischenformen zu erreichen, um so den Werkzeugverschleiß in Grenzen zu hai ten.

Zum Anschluß der Strömungsprofile an andere Konstruktionsstrukturbauteile, z, B. von Wärmetauscherrohren an die betreffenden Böden der Sammei- und Verteilerrohre, sind z. B. kreisrunde Enden der Strömungsprofile wünschenswert. Derartige kreisrunde Anschlußenden können bei dem vorliegenden Verfahren durch einen zwischengeschalteten Schritt in folgender Weise angeformt werden:

Vor dem Verschweißen der Zwischenstege des Profils werden die Endquerschnitte des Profi1rohres, also im Zwischenzustand, z. B. durch Rundhä'mmern auf einem Kreisrohrquerschnitt umgeformt. Dabei kann zusätzlich der Mantel des derart erzeugten Kreisrohrabschisi tts mit torus- oder spiralförmigen Rillen versehen werden, um erforderlichenfalls z. B. die Flexibilität dieser Anschlußpartien zu erhöhen. Anstelle dieser kreis-, runden Anschlüsse oder zusätzlich zu ihnen können die Mäntel der Anschlußenden durch geeignete Umformverfahren, z. B. rundherum in für den Anschluß an die verbindenden Strukturen im Einzelfall besonders geeignete Umfangsbilder geformt werden. Diese Umfangsbilder können beispielsweise in Form quadratischer, rechteckiger, trapezförmiger oder auch 6- und 8eckiger Formen bereitgestellt werden.

Nach dem Arbeitsschritt zur Erzeugung derartiger Endprofile kann dann das Verschweißen oder Verlöten der Stege des Profils in der weiter oben beschriebenen Weise erfolgen - in diesem Fall jedoch nur partiell im Be^u reich der von der Umformung der Enden nicht betroffenen Länge des Profils.

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^ft ■;'-Z-6'v:e*-fl.Mjgen is-t die Erfindung beispiels ν·*.ν >ieis^e erläutert, und zwar zunächst im Wege einer ' :^:ύ ^i^0eTs,kurzbeschreibung ; darin zeigen:

^llffe-jS^^· -^VJ^J^- -J -^na^h ein quadratisches-sowie "■^t^'^^lefe'im wesentliciien/kreisförmige Rohrprofi 1 e; -J&5£*3ix^ -4-und. :5 im wesentl ichen kreisförmige Rohrprofile, '-νΜ' ΒίβΦ^.die Material^nheiufungen schon in stegartiger

" ^a^ ng,ei o^nvt: _v sind;
^a- J6 das; im weseijitlichen quadratische Rohrprofil fig. 1 unter Zuordnung eines daraus hergestellten

" # €ig^vi^;?^: und ί aus deä 'Rohrgrundprofil nach Fig. 5 ab-■■:~* A ■ g^lei t^ete* ^aus diesem hergestellte Strömungsprofile, 1-5 ""jedoch auch hier in einer Zwischenphase, in der der Fornigebungsvorgang jeweils unterbrochen worden ist; Fig. 8 und IQ die jeweilige Endgestaltung der Strömungsprofile nach Fig. 7 und 9^: unter Zuordnung zu dieser " TTEndverformung erforderlicher Preßwerkzeuge, wobei fer-IP- ^fter in den Fig. 9 und 10 der Einbau von zusätzlichen Turbulenzblechen erläutert ist;

,Fig. 11 und 13 das gleiche Strömungsprofil in verschiev denen Stellungen, unter Zuordnung gemäß den betreffen-λ . ;fäen "Sennit tan s veh te. η .nach der Linie A-A (Fig. 11) 25 "bzw. nach der Linie B-B (Fig. 13) sich ergebender Profil-

längsschnitte (Fig. 12, Fig. 14), wobei die zusätzlich '. an die Strömungsprofile angeformten kreisförmigen An-ΐ : ".^Schlüsse insbesondere aus Fig. 12 und 14 entnehmbar . . sind; .30Fig. 15 eine perspektivische Ansicht des fertigen Strö- -■;' mu_:ngsprof il s nach den Fig. 12 und 14; '^ '^vf;F^;ig.' 16 die perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers ^Λν."■'-;"^vifiir die Anwendung der verfahrensgemäß hergestellten -■·- ν. Strömungsprof ile ; · 35.

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Fig. 17, 18, 19 und 20 der Reihe nach die Fertigverformung eines Turbinenleitschaufel profils, und zwar verv/unden ausgeführt im Endzustand nach Fig. 20 und aus dem verfahrensgemäß hergestellten Grundprofil nach Fig. 17 erzeugt.

Im einzelnen ist das erfindungsgemäße Verfahren nun beispielhaft näher erläutert:

Das erfindungsgemäße Verfahren geht z. B. von einem quadratischen Rohr 1 nach Fig. 1 oder einem im wesentlichen kreisrunden Rohr 2 nach Fig. 2 aus, wobei im Wege nachfolgend noch naher erläuterter Bearbeitungsverfahren das Rohr 1 nach Fig. 1 mit hier vorzugsweise in den betreffenden Ecken angeordneten Material anhäufungen 2¹, 3 versehen ist, während im Falle der Fig. 2 von einem zylindrischen Rohrinnenwandumfang ausgegangen werden kann, bei dem ebenfalls Materialanhäufungen 4, 5 gleichförmig etwa so über dem Umfang verteilt sind, daß das betreffende Rohr 2 am Außenumfang eine nahezu quadratische Gestaltung aufweist mit jeweils gleichförmig zueinander versetzten abgerundeten Ecken.

Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Rohr 3 am Außenumfang zylindrisch geformt ist, während der Innenumfang dieses Rohr 3 etwa im Sinne einer Mischgestalt aus quadratischer und kreisförmiger Innenwandstruktur gebildet ist. Dabei sind die einen, einander gegenüberliegenden Materialanhäufungen 6 über-kreuzschraffiert dargestellt, während die anderen, einander gegenüberliegenden Materialanhäufungen 7 durch Schrägschraffur verdeutlicht sind.

Nachdem also ein solches gemäß Fig. 1 etwa quadratisches Rohr 1 mit den betreffenden Material anhäufungen 2', 3

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versehen worden ist, kann dieses Rohr 1 gemäß Fig. 6 durch Ziehen und Walzen so verformt werden, daß die einen Material anhäufungen 3 die an- und abströmseitigen Wandverstärkungen im Bereich der an- und abströmseitigen Endkanten des Strömungsprofils 8 bilden, während die anderen Materialanhäufungen 2¹ Trennungsstege zwischen den Kanal führungen 8, 9 des später fertig hergestellten Strömungsprofils bilden. Wie eingangs erwähnt, ist die Anordnung und Ausbildung dieser Trennungs- Stege in erster Linie für die festigkeitsmäßige Auslegung sowie für die Optimierung des Wärmeübergangsverhaltens von Bedeutung. Man erkennt aus Fig. 6, daß das Strömu.ngsprofi 1 8 vom Grundsatz her fertig verformt ist, jedoch noch ein Spalt zwischen den einander zugekehr· ten Enden der Trennungsstege 2 verblieben ist, der z. B. im Wege eines weiteren leichten Zusammenpreßvorgangs des Strömungsprofils und des darauf folgenden Verschweißens der Stegenden dann gänzlich überbrückt wird.

Die Fig. 4 und 5 erläutern anhand der im wesentlichen zylindrischen Rohrprofile 11 und 12 das Vorhandensein von hier bereits stegartig vorgefertigten Materialanhäufungen 13 bzw. 14, wobei die stegartigen Materialanhäufungen 13 nach Fig. 4 nicht nur den Innenwandumfang des Rohrprofils 11 überkragen sondern auch dessen Außenwandumfang. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 weicht von dem nach Fig. 4 dahingehend ab, daß die betreffenden stegartigen Materialanhäufungen 14 bzw. 15 ausschließlich den Innenwandumfang des Rohrprofils 12 überkragen. Die zuvor genannten Materialanhäufungen können beispielsweise ebenso wie die mit diesen versehenen Rohrprofile selbst durch Ziehen, Rundhämmern, Walzen, Fließpressen oder Extrudieren erzeugt werden.

Die Fig. 4 und 5 können also jeweils für sich als gesonderte Verfahrensbasis für die weitere Herstellung

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eines betreffenden Hohlkörpers bzw. Strömungsprofils herangezogen werden.

Die Fig. 4 und 5 können aber auch Sinne zweier aufeinanderfolgender Verfahrensphasen verstanden werden; d. h.,der z. B. für die später gewünschten Innenstege bzw. Trennungsstege erforderliche, verhältnismäßig große Materialbedarf wird zunächst durch entsprechendes Anformen die Außen- und Innenwand des Rohrprofils 11 überkragender Materialanhäufungen 13 (Fig. 4) bereitgestellt. Im Wege einer hierauf folgenden Bearbeitungsphase werden diese Material anhäufungen 13 in die Kontur 15 (Rohrprofil 11 - Fig. 5) gebracht, so daß erst danach der weitere oder endliche Profilgebungsformvorgang in die Wege zu leiten wäre.

Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 7 bis 10 gehen von dem betreffenden Rohrprofilgrundkörper 12 nach Fig. aus j, der die ausschließlich vom Irinenwandumfang vorstehenden Materialanhäufungen 14 bzw. 15 aufweist. Gemäß Fig. 7 ist also das Strömungsprofil 16 nahezu fertig verformt, wobei sich die betreffenden aneinander grenzenden Stegenden der Material anhäufungen 15 jedoch noch nicht berühren. Es kann hier z. B. davon ausgegangen werden, daß im Wege des Herstellungsverfahrens zwischen den Konfigurationen nach Fig. 5 und 7 der Verformungsprozeß des Rohrprofils 12 unterbrochen worden ist, um ein der zunächst verlangten Kanalinnenkontur 17, 18 (Fig. 7) entsprechendes Innenwerkzeug einzusetzen, so daß erst hierauf der weitere Verformungsprozeß für die Erstellung des Profils 16 (Fig. 7) vollzogen wird. Nachdem das Innenwerkzeug zuvor entfernt worden ist, erfolgt gemäß Fig. 8 sodann die Querverformung des

Profils 16 über die Preßbacken 19, 20 zum fertigen 35

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Profil 16*, wobei die Stegenden kurz vor deren Berührung miteinander verschweißt oder verlötet worden sind.

Gemäß Fig. 9 ist ebenfalls ein aus Fig. 5 hervorgehendes Strömungsprofil 16 in der gemäß Fig. 7 verformten Zwischenphase gezeigt, bei dem vor dem abschließenden Preßvorgang nach Fig. 10 in die betreffenden Kanal zwischenräume sowie zwischen die aneinander angrenzenden Enden der von den Materialanhäufungen 15 gebildeten Stege Turbulenbleche 21 eingesetzt werden, die im Rahmen des abschließenden Verformungsvorgangs gemäß Fig. 10 gleichzeitig ein Innenstrukturbauteil des betreffenden Strömungsprofils 16' bilden, wobei diese Turbulenzbleche dann abschließend zusammen zwischen den Stegberührungsflächen mit dem Strömungsprofil verschweißt oder verlötet werden.

In nicht weiter dargestellter Weise kann die abschließende Fertigungsverformung des Strömungsprofils durch gleichzeitiges Zusammenpressen und Verschweißen der Innenstege unter den Walzen einer RoIInahtschweißmaschine erfolgen.

Die Fig. 11, 12 sowie 13 und 14 veranschaulichen ein ebenfalls beispielsweises aus dem Rohrgrundkörper 12 nach Fig. 5 hergestelltes Strömungsprofil 16. Man erkennt aus den Fig. 11 und 13, daß die betreffenden mittleren Stegenden noch mit einem gewissen Abstand zueinander angeordnet sind, d. h., ebenso wie in den Fig. 7 und 9 ist demnach also dieses Profil 16 noch nicht gänzlich verformt. Vor dem gänzlichen Verformen und dem Verschweißen oder Verlöten entlang der Stegenden werden dann bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 11 bis 14 die Strömungsprofile 16 zunächst noch mit

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einem durch Rundhämmern erzeugten, kreisförmigen Anschlußstück 21 versehen, mit welchem das betreffende Profil in geeigneter Weise mit einem Wärmetauscherboden verknüpft werden kann. Dieses Anschlußstück kann selbstverständlich auch auf andere geeignete Weise (Ziehen, Pressen oder Walzen) erzeugt werden, wobei es selbstverständlich möglich ist, dieses Anschlußstück mehreckig auszubilden, wobei der Begriff "mehreckig" u. a. auch quadratische, rechteckige, trapezformige bzw. 6- oder 8eckige Rohranschlußquerschnitte einschließt.

Ferner kann das Anschlußstück 21, wie in Fig. 15 dargestellt, zusätzlich mit Rillen 22 versehen werden, wobei diese Rillen 22 vor oder nach dem Verschweißen oder Verlöten entlang der verbleibenden Stegenden in dieses Anschlußstück 21 eingebracht werden können. Gemäß Fig. 15 können die Rillen 22 nutartig in gleichförmigen Abständen hintereinander in die äußere Umfangsbewandung des Anschlußstückes 21 eingearbeitet sein. Sie können aber auch spiralförmig in Umfangsricn tu ng in das Anschlußstück eingeprägt sein.

Die Fig. 16 erläutert einen für die Anwendung der erfindungsgemäß hergestellten Strömungsprofile geeigneten Wärmetauscher, bei dem die betreffende Kreuz-Gegenstrom-Matrix mit 23 bezeichnet ist und bei dem die die Matrix bildenden Hohl profi1 körper, ζ. B. 16 nach Fig.

8 und 10 einerseits an eine erste stationäre Rohr-

führung 24 zur Druckluftzufuhr D in die Matrix angeschlossen sind, und bei dem die Hohl profilkörper andererseits in eine zweite stationäre Rohrführung 25 angeschlossen sind, aus der die über die Matrix vom

Heißgas (Pfeil H) aufgeheizte Druckluft D¹ einem ge-35

eigneten Verbraucher, beispielsweise der Brennkammer

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eines Gasturbinentriebwerks, zugeführt werden kann. Gemäß Fig. 16 sind ferner die beiden voneinander getrennten Pohrführungen 24 und 25 in ein gemeinsames Sammelrohr 26 integriert, wobei die Wärmetauscher-Matrix 23 jeweils seitlich von diesem Sammelrohr 26 U-förmig auskragend verläuft. Der entsprechende Druckluftverlauf durch die Matrix 23 ist durch den Pfeil D verdeutlicht. Anstelle eines gemeinsamen Sammelrohres für die beiden Rohrführungen 24 und 25 wäre im übrigen eineWärmetauscherkonfigurati on vorstell bar, bei der zwei voneinander getrennte, im wesentlichen parallele Rohre vorgesehen sind, und zwar ein Rohr für die Druckluftzufuhr in die Matrix und das andere Rohr für die Druckluftabführung aus der Matrix zu einem ent sprechenden Verbraucher.

Fig. 17 veranschaulicht ein aus einem vieleckigen Rohr fertiggestelltes Strömungsgrundprofil 27 mit voneinander gesonderten inneren Kanälen 28, 29 und 30.

Geht man beispielsweise davon aus, daß ein solches

Grundprofil nach Fig. 17 z. B. als Turbinen!eit- oder Laufschaufel verwendet werden soll, so kann verfahrensgemäß so verfahren werden, daß entsprechend den gewünschten einzelnen Schaufel 1ängen dieses Grundprofil 27 nach Fig. 17 entsprechend abgelängt wird, um nachher entsprechend den aerodynamischen bzw. thermodynamik sehen Anforderungen in die gewünschte optimale Form gebracht werden zu können. Gemäß Fig. 18 wird dann das betreffende Profil 27' im wesentlichen nachgekrümmt und

³^ gemäß der Kontur 27" nach Fig. 19 überwiegend in Längsrichtung fertig gestreckt, während dann schließlich gemäß Fig. 20 mit dem entsprechenden Prof il konturverlauf 27'" die gewünschte Schaufel verwindung erzeugt worden ist, und zwar gegebenenfalls im Wege eines Schmiedeprozesses,

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bei dem das entsprechende Profilblatt nach Fig. 19 über entsprechend gestaltete Gesenke in seine endgültige Form nach Fig. 20 geschlagen worden ist.

Für die Anwendung der erfindungsgemäß hergestellten Strömungsprofile bei dem zuvor genannten bekannten Wärmetauscherbeispiel ist es selbstverständlich nicht zwingend notwendig, an die Strömungsprofile kreisrunde Anschlußstücke anformen zu müssen, vielmehr wäre es durchaus vorstellbar, die lanzettenartig geformten Strömungsprofile direkt in die betreffenden Wärmetauscherbodenpartien einmünden zu lassen und dort zu befestigen.

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Claims

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Patentansprüche

I 1J Verfahren zur Herstellung von hohlen, entsprechend ihrem Einsatzbedarf aerodynamisch optimal geformten Str'ömungsprof il en , deren jeweilige Außenhaut im Be-. trieb von einem ersten Arbeitsmedium (Heißgas) umströmt wird, während im Inneren der Strömungsprofile befindliche Kanäle hierbei gleichzeitig von einem zweiten Arbeitsmedium (Druckluft) durchströmt werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) an ein Rohr mit zunächst im wesentlichen kreisförmigem (2), quadratischem (1) oder vieleckigem Querschnitt werden im Wege hierzu geeigneter Bearbeitungsverfahren an vorbestimmten, vorzugsweise am Rohrumfang gleichförmig verteilten Stellen Materialanhäufungen (2\ 3 oder 4, 5) angeformt;

b) hierauf wird das Rohr (ζ. Β. 1) durch Ziehen oder Walzen so verformt, daß die einen Materialanhäufungen (3) eine an- und abströmseitige Wandverstärkung an bzw. im Bereich der an-

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und abströmseitigen Endkanten des Strömungsprofils (8), die anderen Materialanhäufungen (2¹) durch Verschweißen, Löten oder dergleichen in der Meridianebene aneinander festlegbare Trennungsstege für mindestens zwei voneinander gesonderte Druckluftführungskanäle (9, 10) entstehen lassen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei sich am Rohrumfang einander gegenüberliegende gleichförmige Materialanhäufungen (13, 14) bzw. (14, 15) vor dem Profilgebungsformvorgang stegartig angeformt und hierbei (14, 15) die innere und (13) /oder äußere Rohrwandstruktur überkragend ausgebildet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Materialanhäufungen bzw. die mit diesen versehenen Rohrprofile durch Ziehen, Rundhämmern, Walzen, Heißpressen oder Extrudieren erzeugt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilgebungsformvorgang unter Verwendung eines der verlangten (17, 18) bzw. der endgültigen Druckluftkanalinnenkontur (17¹, 18') angepaßten Innenwerkzeuges vol!zogen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekenn- ° zeichnet, daß der Profilgebungsformvorgang zwecks Einlegung zur Turbulenzanregung ausgebildeter Bleche bzw. Blechstreifen (21) unterbrochen wird, die zwischen den einander zugekehrten Stegenden des

. fertig geformten Strömungsprofils (16) festlegt und

abschließend zusammen mit den Stegenden als

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Innenstrukturbautei1 des Strömungsprofils mit diesem verschweißt oder verlötet werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abschließende Fertigverformung durch Zusammenpressen und Verschweißen der Innenstege unter den Walzen einer RoI1 nahtschweißmaschine erfolgt.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere zur Herstellung von innen gekühlten Leit- oder Laufschaufeln von Turbomaschinen, wie Gasturbinentriebwerken, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Fertigpreß- und Schweiß- bzw. Lötvorgang des in vorstehend beschriebener Weise entstandenen Strömungsprofi1grundkörpers die einzelnen Schaufelprofilblätter abgelängt und zum Zwecke einer der gewünschten Schaufel geometrie entsprechenden Schaufelverwindung einem anschließendem Schmiedeprozeß unterzogen werden, bei dem die Profi1blätter über entsprechend gestaltete Gesenke in ihre endgültige Form gebracht bzw. geschlagen werden.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verschweißen der Zwischenstege des Strömungsprofils (16) mindestens ein Endteil desselben durch Rundhämmern oder dergleichen in ein kreisförmiges oder mehreckiges Anschlußstück (21) verformt wird, wobei der Begriff mehreckig u. a. quadratische, rechteckige, trapezförmige bzw. sechs- oder achteckige Rohranschlußquerschnitte einschlleßt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, *" daß das mindestens eine Anschlußstück (21) vor oder

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nach dem Verschweißen oder Verlöten entlang der verbliebenen Stegenden mit in dessen Innen- und/oder Außeriwcnd einzuarbeitenden koaxialen (22) oder spiral- bzw. gewindeförmig verlaufenden Rillen versehen wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß aus den zu- C nächst die Außen- und Innenwand eines Rohrs (11) überkragenden Materialanhäufungen (13) im Wege eines nachgeschalteten Bearbeitungsschrittes die innere Rohrwand überkragende stegartige Materialanhäufungen (15) erstellt werden.
11. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, sowie 8, 9 und 10 zur Herstellung von lanzettenartigen Hohlprofi 1 körpern für die Kreuz-Gegenstrom-Matrix (23) eines Wärmetauschers, bei dem die lanzettenartigen Hohl profilkörper (16) einerseits an eine erste stationäre Rohrführung (24) zur Druckluftzufuhr in die Matrix und andererseits an eine zweite stationäre-Rohrführung (25) angeschlossen sind, aus der die über die Matrix aufgeheizte Druckluft einem Verbraucher zugeführt wird, wobei die beiden getrennten Rohrführungen entweder in ein gemeinsames Sammelrohr (26) integriert oder von im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Einzel rohren gebildet sind und hierbei die aus den Hohl profilkörpern gebildete Wärmetauschermatrix (23) gegenüber dem Sammelrohr (26) bzw. den Einzelrohren seitlich U-förmig aus-

^ou kragend verläuft.

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